相信很多人曾经做过这样的事,在灯下挥动一根手指,有时候会看到好多个手指的影像,这说明灯在闪烁。很多人可能觉得这跟家庭照明电路使用交流电有关,不过事情并没有这么简单。闪烁的原因是多方面的,而交流电只是其中一个因素。
输电电路示意图
不过就算使用了交流电,灯也不一定会闪烁,这跟灯的种类有关。现在家庭里常见的灯源有LED灯、荧光灯,和基本淘汰完的白炽灯。先说说原理最简单的白炽灯,它依靠电流通过灯丝发热产生高温后发出黑体辐射谱,其中可见光部分即被人眼所见。很多人印象中白炽灯不会闪烁,实际上仔细想想就能从原理上证明白炽灯必然是会闪烁的。因为通过灯丝的电流大小是时刻变化的,所以灯丝的温度也是时刻变化,从而发光强度也如此。
慢镜头下的白炽灯
中国所用的市电为50Hz,电流震荡的频率也是50Hz,而电流来回的方向对于白炽灯来说没有区别,因此很容易得出白炽灯的闪烁频率即电流大小的变化频率:100Hz。之所以白炽灯的闪烁很难察觉,有两方面原因,一是灯丝本身有热容,在电流较小时温度不会迅速下降,发光强度也不会降低太多,即灯泡的闪烁波动深度较小。二是人眼有视觉暂留现象,对光刺激有一定的后续拖尾效应,因此很难察觉到高频的闪烁。
荧光灯相对来说复杂一些,它依靠灯管内填充的水银蒸气在高压下击穿后发出紫外线,轰击灯管内壁的荧光粉产生可见光。具体工作原理这里不赘述,大家需要知道的是荧光灯里需要加装启辉器和镇流器,来提供击穿所需要的超高电压,以及稳定正常工作时的电流。
PWM原理示意图
另一种对眼睛更加友好的调光方式就是所谓的DC调光,或恒流调光,它直接调整通过LED的电流大小来改变LED的发光强度,这样就避免了闪烁。相比PWM,这种调光方式电路会更加复杂,而且LED的发色特性跟亮度有关,不同亮度下色温会发生变化。
一个简单的判断灯源是否频闪的办法就是用手机摄像头对着灯光,如果取景框内看到条纹,说明灯源是频闪的,而且条纹越密,频闪频率越高。